Tìm hiểu lập trình socket tcp trong java và ứng dụng truyền file qua mạng
-
doc
-
57
trang
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo Ths.
Phùng Anh Tuấn – giảng viên khoa CNTT trường ĐHDL Hải Phòng, người thầy
đã trực tiếp giảng dậy và tận tình giúp đỡ, chỉ bảo em trong xuốt thời gian qua.
Cảm ơn thầy đã luôn động viên, hướng dẫn, định hướng và truyền thụ cho em
những kiến thức vô cùng quý báu để em có thể hoàn thành luận án tốt nghiệp
này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trường ĐHDL Hải Phòng
và đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn tin học, những người đã không ngừng
truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý báu trong học tập tập cũng như
trong cuộc sống xuốt bốn năm học vừa qua.
Và cuối cùng, hơn hết em muốn được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia
đình, bố mẹ, anh chị em cũng như tất cả bạn bè em, những người luôn ở bên
động viên, cổ vũ và giúp đỡ em trong học tập cũng như trong cuộc sống.
Dưới đây là những gì em đã tìm hiểu và nghiên cứu được trong thời gian
qua. Do tính thực tế và kiến thức còn hạn chế, vì vậy em rất mong nhận được sự
chỉ bảo cảu các thầy cô giáo và sự tham gia đóng góp ý kiến của các bạn để em
có thể hoàn thành tốt đề tài của mình
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !
Hải phòng, ngày….tháng ….năm 2009
Sinh viên
Phạm Hồng Thư
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 1
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………………………………………………………..1
MỤC LỤC………………………………………………………………………………………………………………….2
LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………………………………………………………….4
CHƯƠNG 1: CĂN BẢN VỀ MẠNG MÁY TÍNH…………………………………………………………..6
1.1. Định nghĩa mạng máy tính…………………………………………………………………………………………. 6
1.2. Nhu cầu phát triển mạng máy tính……………………………………………………………………………… 6
1.3. Phân loại mạng máy tính…………………………………………………………………………………………… 7
1.4. Một số topo mạng thông dụng………………………………………………………………………………….. 10
1.5. Giao thức mạng………………………………………………………………………………………………………. 11
1.5.1 Giao thức TCP…………………………………………………………………………………………………………………..11
1.5.2 Giao thức UDP…………………………………………………………………………………………………………………..12
1.6. Các mô hình hoạt động của mạng máy tính………………………………………………………………. 14
1.6.1. Mô hình hoạt động peer to peer…………………………………………………………………………………………15
1.6.2. Mô hình hoạt động clients/ server………………………………………………………………………………………15
CHƯƠNG 2: CĂN BẢN VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH JAVA……………………………………..17
2.1. Giới thiệu Java………………………………………………………………………………………………………… 17
2.2. Một số tính chất của ngôn ngữ Java………………………………………………………………………….. 17
2.2.1. Đơn giản…………………………………………………………………………………………………………………………..18
2.2.2. Hƣớng đối tƣợng……………………………………………………………………………………………………………..18
2.2.3. Độc lập phần cứng và hệ điều hành……………………………………………………………………………………18
2.2.4. Mạnh mẽ…………………………………………………………………………………………………………………………..19
2.2.5. Bảo mật…………………………………………………………………………………………………………………………….19
2.2.6. Phân tán………………………………………………………………………………………………………………………….. 20
2.2.7. Đa luồng………………………………………………………………………………………………………………………….. 20
2.2.8. Linh động…………………………………………………………………………………………………………………………20
2.3. Các dạng chƣơng trình ứng dụng của Java………………………………………………………………. 20
2.3.1. Chƣơng trình ứng dụng độc lập (Application)………………………………………………………………….. 20
2.3.2. Chƣơng trình ứng dụng nhúng(Applet)…………………………………………………………………………….21
2.3.3. Chƣơng trình ứng dụng dạng lai ghép……………………………………………………………………………… 22
2.4. Cấu trúc của tệp chƣơng trình Java…………………………………………………………………………. 22
CHƯƠNG 3: LẬP TRÌNH SOCKET TRONG JAVA……………………………………………………24
3.1 Khái niệm Socket……………………………………………………………………………………………………… 24
3.1.1 Lịch sử hình thành……………………………………………………………………………………………………………. 24
3.1.2 Nguyên lý hoạt động…………………………………………………………………………………………………………..31
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 2
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
3.2 Socket trong Java………………………………………………………………………………………………………………….34
3.2.1 Lớp Java.net.Socket…………………………………………………………………………………………………..34
3.2.2 Chƣơng trình TCPEchoClient…………………………………………………………………………………………..35
3.3 Một số lớp trong lập trình Java Socket………………………………………………………………………. 37
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG………………………………………… 38
4.1. Giới thiệu………………………………………………………………………………………………………………… 38
4.2. Phân tích chƣơng trình……………………………………………………………………………………………. 39
4.3 Cơ chế hoạt động của chƣơng trình………………………………………………………………………….. 40
4.4. Giao diện chƣơng trình…………………………………………………………………………………………… 42
4.4.1 Giao diện phía Server……………………………………………………………………………………………………….. 42
4.4.2 Giao diện phía Client………………………………………………………………………………………………………… 43
4.5 Nhận xét………………………………………………………………………………………………………………….. 45
KẾT LUẬN……………………………………………………………………………………………………………….46
Tài liệu tham khảo…………………………………………………………………………………………………………. 47
Tài liệu tiếng Việt………………………………………………………………………………………………………………………..47
Tài liệu tiếng Anh………………………………………………………………………………………………………………………..47
Tài liệu khác……………………………………………………………………………………………………………………………….47
Phụ lục……………………………………………………………………………………………………………………. 48
Mã nguồn chƣơng trình ứng dụng…………………………………………………………………………………. 48
1. Mã nguồn chương chình phía Server………………………………………………………………………………………….48
2. Mã nguồn phía Clients…………………………………………………………………………………………………………….. 52
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 3
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay vấn đề toàn cầu hoá thông tin và tốc độ phát triển của khoa học
công nghệ diễn ra một cách nhanh chóng, một kỷ nguyên mới được mở ra; kỷ
nguyên của xã hội hóa thông tin. Công nghệ thông tin và truyền thông phát triển
đã đưa thế giới chuyển sang thời đại mới thời đại của công nghệ thông tin. Việc
nắm bắt và ứng dụng Công nghệ thông tin trong các lĩnh vực khoa học, kinh tế,
xã hội đã đem lại cho các doanh nghiệp và các tổ chức những thành tựu và lợi
ích to lớn.
Máy tính đã trở thành công cụ đắc lực và không thể thiếu của con người.
Các tổ chức, công ty hay các cơ quan cần phải xây dựng hệ thống mạng máy
tính cho riêng mình để trao đổi dữ liệu giữa các bộ phận. Dữ liệu được truyền đi
trên mạng phải đảm bảo: dữ liệu được chuyển tới đích nhanh chóng và đúng
đắn. Hầu hết dữ liệu được truyền qua mạng là truyền dưới dạng file.
Nhằm tìm hiểu thấu đáo một trong số các phương pháp truyền file qua
mạng em chọn đề tài “Tìm hiểu lập trình Socket TCP trong Java và ứng dụng
truyền file qua mạng”.
Với lập trình socket TCP sẽ bắt buộc các máy đó phải được nối mạng với
nhau. Ta đã thấy các máy muốn trao đổi dữ liệu qua mạng, chúng sẽ tạo ra ở mỗi
phía một socket và trao đổi dữ liệu bằng cách đọc/ghi từ socket. Khi một chương
trình tạo ra một socket, một định danh dạng số (định danh dạng số này còn được
gọi là số hiệu cổng) sẽ được gán cho socket. Việc gán số hiệu cổng này cho
socket có thể được thực hiện bởi chương trình hoặc hệ điều hành. Trong mỗi gói
tin mà socket gửi đi có chứa hai thông tin để xác định đích đến của gói tin:
+ Một địa chỉ mạng để xác định hệ thống sẽ nhận gói tin.
+ Một số định danh cổng để nói cho hệ thống đích biết socket nào trên
nó sẽ nhận dữ liệu.
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 4
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
Nội dung đồ án tốt này cố gắng làm rõ về lập trình socket TCP và xây dựng
chương trình ứng minh họa về truyền file qua mạng bằng ngôn ngữ lập trình
Java.
Đề tài gồm phần mở đầu, bốn chƣơng và kết luận.
Chƣơng 1: Trình bầy những kiến thức căn bản về mạng máy tính : định
nghĩa, phân loại, các loại giao thức mạng, các mô hình hoạt động của mạng máy
tính.
Chƣơng 2: Giới thiệu về Java, các tính chất, các dạng chương trình ứng
dụng của Java, cấu trúc của tệp chương trình Java
Chƣơng 3: Khái niệm về socket, socket trong java và một số lớp trong lập
trình java socket.
Chƣơng 4: Xây dựng chương trình ứng dụng truyền file qua mạng: Mô
hình và một số giao diện chương trình phía server và phía client.
Tiếp theo là kết luận, phụ lục và tài liệu tham khảo.
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 5
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
CHƢƠNG 1: CĂN BẢN VỀ MẠNG MÁY
TÍNH 1.1. Định nghĩa mạng máy tính
Mạng máy tính là một tập hợp các máy tính được nối với nhau bởi đường
truyền theo một cấu trúc nào đó và thông qua đó các máy tính trao đổi thông tin
qua lại cho nhau.
Đường truyền là hệ thống các thiết bị truyền dẫn có dây hay không dây
dùng để chuyển các tín hiệu điện tử từ máy tính này đến máy tính khác. Các tín
hiệu điện tử đó biểu thị các giá trị dữ liệu dưới dạng các xung nhị phân (on off). Tất cả các tín hiệu được truyền giữa các máy tính đều thuộc một dạng sóng
điện từ. Tùy theo tần số của sóng điện từ có thể dùng các đường truyền vật lý
khác nhau để truyền các tín hiệu. Ở đây đường truyền được kết nối có thể là dây
cáp đồng trục, cáp xoắn, cáp quang, dây điện thoại, sóng vô tuyến … Các đường
truyền dữ liệu tạo nên cấu trúc của mạng. Hai khái niệm đường truyền và cấu
trúc là những đặc trưng cơ bản của mạng máy tính.
Hình 1.1- Một mô hình các máy tính liên kết trong mạng
1.2. Nhu cầu phát triển mạng máy tính
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 6
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
Ngày nay, khi máy tính được sử dụng một cách rộng rãi và số lượng máy
tính trong một văn phòng hay cơ quan được tăng lên nhanh chóng thì việc kết
nối chúng trở nên vô cùng cần thiết và sẽ mang lại nhiều hiệu quả cho người sử
dụng.
Với một lượng lớn về thông tin, nhu cầu xử lý thông tin ngày càng cao,
mạng máy tính đã trở nên quá quen thuộc đối với chúng ta trong mọi lĩnh vực
như: khoa học, quân sự, quốc phòng, thương mại, dịch vụ, giáo dục…
Người ta thấy được việc kết nối các máy tính thành mạng cho chúng ta
những khả năng mới to lớn như:
– Sử dụng chung tài nguyên: những tài nguyên (như thiết bị, chương trình,
dữ liệu) khi được trở thành các tài nguyên chung thì mọi thành viên của mạng
đều có thể tiếp cận được mà không quan tâm tới những tài nguyên đó ở đâu.
– Tăng độ tin cậy của hệ thống: người ta có thể dễ dàng bảo trì máy móc,
lưu trữ (backup) các dữ liệu chung và khi có trục trặc trong hệ thống thì chúng
có thể được khôi phục nhanh chóng. Trong trường hợp có trục trặc trên một trạm
làm việc thì người ta cũng có thể sử dụng những trạm khác thay thế.
– Nâng cao chất lượng và hiệu quả khai thác thông tin: khi thông tin có
thể được sử dụng chung thì nó mang lại cho người sử dụng khả năng tổ chức lại
các công việc với những thay đổi về chất như:
+ Ðáp ứng những nhu cầu của hệ thống ứng dụng kinh doanh hiện đại.
+ Cung cấp sự thống nhất giữa các dữ liệu.
+ Tăng cường năng lực xử lý nhờ kết hợp các bộ phận phân tán.
+ Tăng cường truy nhập tới các dịch vụ mạng khác nhau đang được cung
cấp trên thế giới.
Với nhu cầu đòi hỏi ngày càng cao của xã hội nên vấn đề kỹ thuật trong
mạng là mối quan tâm hàng đầu của các nhà tin học. Ví dụ như làm thế nào để
truy xuất thông tin một cách nhanh chóng và tối ưu, trong khi việc xử lý thông
tin trên mạng quá nhiều, đôi khi có thể làm tắc nghẽn và gây ra mất thông tin
một cách đáng tiếc. Hiện nay, việc làm sao có được một hệ thống mạng chạy
thật tốt, thật an toàn với lợi ích kinh tế cao đang rất được quan tâm.
1.3. Phân loại mạng máy tính
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 7
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
Do hiện nay mạng máy tính được phát triển khắp nơi với những ứng dụng
ngày càng đa dạng cho nên việc phân loại mạng máy tính là một việc rất phức
tạp.
Dựa theo phạm vi phân bố của mạng ta có thể phân ra các loại mạng như
sau:
– Mạng cục bộ LAN (Local Area Network): Mạng LAN là một nhóm
máy tính và các thiết bị truyền thông mạng được nối kết với nhau trong một khu
vực nhỏ như một tòa nhà cao ốc, khuôn viên trường đại học, khu giải trí…
Các mạng LAN thường có đặc điểm sau:
+ Băng thông lớn, có khả năng chạy các ứng dụng trực tuyến như xem
phim, hội thảo qua mạng.
+ Kích thước mạng bị giới hạn bởi các thiết bị
+ Chi phí các thiết bị mạng LAN tương đối rẻ
+ Quản trị đơn giản
Hình 1.2- Mô hình mạng cục bộ LAN
– Mạng đô thị MAN (Metropolitan Area Network): Mạng MAN gần giống
như mạng LAN nhưng giới hạn của nó là một thành phố hay một quốc gia.
Mạng MAN nối kết các mạng LAN lạ với nhau thông qua các phương tiện
truyền dẫn khác nhau (cáp quang, cáp đồng, sóng….) và các phương thức truyền
thông khác nhau.
Đặc điểm của mạng MAN:
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 8
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
+ Băng thông mức trung bình, đủ để phục vụ các ứng dụng cấp thành phố
hay quốc gia như chính phủ điện tử, thương mại điện tử, các ứng dụng của các
ngân hàng…
+ Do MAN nối kết nhiều LAN với nhau nên độ phức tạp cũng tăng đồng
thời công tác quản trị sẽ khó khăn hơn.
+ Chi phí các thiết bị mạng MAN tương đối đắt tiền.
– Mạng diện rộng WAN (Wide Area Network): Mạng WAN bao phủ vùng
địa lý rộng lớn có thể là một quốc gia, một lục địa hay toàn cầu. Mạng WAN
thường là mạng của các công ty đa quốc gia hay toàn cầu, điển hình là mạng
internet. Do phạm vi rộng lớn của mạng WAN nên thông thường mạng WAN là
tập hợp các mạng LAN, WAN nối lại với nhau bằng các phương tiện như: vệ
tinh (satellites), sóng biva (microwave), cáp quang, cáp điện thoại.
Đặc điểm của mạng WAN:
+ Băng thông thấp, dễ mất kết nối, thường chỉ phù hơp với các ứng dụng
offine như e-mail, web, ftp…
+ Phạm vi hoạt động rộng lớn không giới hạn
+ Do kết nối của nhiều LAN, WAN lại với nhau nên mạng rất phức tạp và
có tính toàn cầu nên thường là có tổ chức quốc tế đứng ra quản trị
+ Chi phí cho các thiết bị và các công nghệ mạng WAN rất đắt tiền
Hình 1.3- Mô hình mạng diện rộng(WAN)
– Mạng Internet: Là trường hợp đặc biệt của mạng WAN, nó cung cấp các
dịch vụ toàn cầu như mail, web, chat, ftp và phục vụ miễn phí cho mọi người.
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 9
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
1.4. Một số topo mạng thông dụng
Theo định nghĩa về mạng máy tính, các máy tính được nối với nhau bởi
các đường truyền vật lý theo một kiến trúc nào đó, các kiến trúc đó gọi là
Topology. Thông thường mạng có ba loại kiến trúc đó là: mạng hình sao (Star
Topology), mạng dạng tuyến (Bus Topology), mạng dạng vòng(Ring Topology).
– Ring Topology: Mạng được bố trí vòng tròn, đường dây cáp được thiết kế
làm thành một vòng khép kín, tín hiệu chạy theo một chiều nào đó. Các nút
truyền tín hiệu cho nhau tại một thời điểm được một nút mà thôi. Mạng dạng
vòng có thuận lợi là có thể nới rộng ra xa nhưng đường dây phải khép kín, nếu
bị ngắt ở một nơi nào đó thì toàn bộ hệ thống cũng bị ngưng.
Hình 1.4- Ring Topology
– Bus Topology: Ở dạng Bus tất cả các nút được phân chia một đường
truyền chính (bus). Đường truyền này được giới hạn hai đầu bởi một loại đầu nối
đặc biệt gọi là Terminator. Khi một nút truyền dữ liệu, tín hiệu được quảng bá
trên hai chiều của bus, mọi nút còn lại đều được nhận tín hiệu trực tiếp. Loại
mạng này dùng dây cáp ít, dễ lắp đặt. Tuy vậy cũng có những bất lợi đó là sẽ có
sự ùn tắc giao thông khi di chuyển với lưu lượng lớn và khi có sự hỏng hóc ở
đoạn nào đó thì rất khó phát hiện, nếu một nút ngừng hoạt động sẽ ảnh hưởng tới
toàn bộ hệ thống.
Hình 1.5- Bus Topology
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Hình 1.6- Star Topology
Trang 10
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
– Star Topology: Mạng hình sao bao gồm một bộ tập trung và các nút
thông tin. Các nút thông tin có thể là các trạm cuối, các máy tính hay các thiết bị
khác của mạng. Mạng hoạt động theo nguyên lý nối song song nên nếu có một
nút bị hỏng mạng vẫn hoạt động bình thường. Mạng có thể mở rộng hoặc thu
hẹp tùy theo yêu cầu của người sử dụng, tuy nhiên mở rộng phụ thuộc và khả
năng của trung tâm.
1.5. Giao thức mạng
Giao thức mạng là một tập các quy tắc, quy ước để trao đổi thông tin giữa
hai hệ thống máy tính hoặc hai thiết bị máy tính với nhau. Nói một cách hình
thức thì giao thức mạng là một ngôn ngữ được các máy tính trong mạng sử dụng
để trao đổi dữ liệu với nhau. Có nhiều loại giao thức được sử dụng trong mạng
máy tính như: Apple Talk, DLC, NetBEUI,… nhưng hiện nay giao thức được sử
dụng phổ biến nhất trong mạng máy tính là giao thức TCP/IP.
1.5.1 Giao thức TCP
Định nghĩa: TCP(Transmission Control Protocol) là giao thức hướng kết
nối, nó cung cấp một đường truyền dữ liệu tin cậy giữa hai máy tính. Tính tin
cậy thể hiện ở việc nó đảm bảo dữ liệu được gửi sẽ đến được đích và theo đúng
thứ tự như khi nó được gửi.
Khi hai ứng dụng muốn giao tiếp với nhau một cách tin cậy, chúng sẽ tạo ra
đường kết nối giữa chúng và gửi dữ liệu thông qua đường này. Cách trao đổi dữ
liệu này tương tự như cách chúng ta gọi điện thoại. Hãy lấy ví dụ khi bạn nhấc
điện thoại lên và quay số của người họ hàng này, lúc dó một kết nối sẽ được tạo
ra giữa điện thoại của bạn và người họ hàng, sau đó bạn gửi và nhận dữ liệu
(dưới dạng âm thanh) bằng cách nói và nghe qua điện thoại của bạn. Toàn bộ
việc thực hiện kết nối và truyền dữ liệu giữa hai máy điện thoại được thực hiện
bởi công ty điện thoại thông qua các trạm và đường dây điện thoại, nhiệm vụ
duy nhất của bạn là quay số để cung cấp cho nhà cung cấp dịch vụ điện thoại
biết số điện thoại bạn muốn liên lạc. Giống như vậy, trong việc truyền dữ liệu
qua mạng thì TCP đóng vai trò như nhà cung cấp dịch vụ điện thoại ở ví dụ trên,
nó làm nhiệm vụ tạo kết nối và truyền dữ liệu giữa hai điểm giao tiếp để đảm
bảo dữ liệu không bị mất và tới đích theo đúng trật tự như khi chúng ta gửi.
Tính tin cậy của đường truyền được thể hiện ở hai điểm sau:
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 11
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
Mọi gói tin cần gửi sẽ đến được đích. Để làm được điều này thì mỗi lần
phía gửi gửi xong một gói tin nó sẽ chờ nhận một xác nhận từ bên nhận
rằng đã nhận được gói tin. Nếu sau một khoảng thời gian mà phía gửi
không nhận được thông tin xác nhận phản hồi thì nó sẽ phát lại gói tin.
Việc phát lại sẽ được tiến hành cho đến khi việc truyền tin thành công,
tuy nhiên sau một số lần phát lại max nào đó mà vẫn chưa thành công
thì phía gửi có thể suy ra là không thể truyền tin được và sẽ dừng việc
phát tin.
Các gói tin sẽ được trình ứng dụng nhận được theo đúng thứ tự như
chúng được gửi. Bởi các gói tin có thể được dẫn đi trên mạng theo nhiều
đường khác nhau trước khi tới đích nên thứ tự khi tới đích của chúng có
thể không giống như khi chúng được phát. Do đó để đảm bảo có thể sắp
xếp lại gói tin ở phía nhận theo đúng thứ tự như khi chúng được gửi,
giao thức TCP sẽ gắn vào mỗi gói tin một thông tin cho biết thứ tự của
chúng trong cả khối tin chung được phát nhờ vậy bên nhận có thể sắp
xếp lại các gói tin theo đúng thứ tự của chúng.
Như vậy có thể thấy TCP cung cấp cho chúng ta một kênh truyền thông
điểm- điểm phục vụ cho các ứng dụng đòi hỏi giao tiếp tin cậy như HTTP
(HyperText Transfer Protocol), FTP (File Tranfer Protocol), Telnet…. Các ứng
dụng này đòi hỏi một kênh giao tiếp tin cậy bởi thứ tự của dữ liệu được gửi và
nhận là yếu tố quyết định đến sự thành công hay thất bại của chúng. Hãy lấy ví
dụ khi HTTP được sử dụng để đọc thông tin từ một địa chỉ URL, dữ liệu phải
được nhận theo đúng thứ tự mà chúng được gửi nếu không thứ mà bạn nhận
được có thể là một trang HTML với nội dung lộn xộn hoặc một file zip bị lỗi và
không giải nén….
1.5.2 Giao thức UDP
Định nghĩa: UDP (User Datagram Protocol) là giao thức không hướng kết
nối, nó gửi các gói dữ liệu độc lập gọi là datagram từ máy tính này đến máy tính
khác mà không đảm bảo việc dữ liệu sẽ tới đích.
Ở phần trước chúng ta đã thấy trong giao thức TCP khi hai chương trình
muốn giao tiếp với nhau qua mạng chúng tạo ra một kết nối liên kết hai ứng
dụng và trao đổi dữ liệu qua kết nối đó. Trái lại ở giao thức UDP khi hai ứng
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 12
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
dụng muốn giao tiếp với nhau chúng không tạo ra kết nối mà chỉ đơn thuần gửi
các gói tin một cách độc lập từ máy này tới máy khác.Các gói tin như vậy gọi là
các datagram. Việc gửi các gói tin như vậy tương tự như việc chúng ta gửi thư
qua đường bưu điện. Các bức thư bạn gửi độc lập với nhau, thứ tự các thư là
không quan trọng và không có gì đảm bảo là thư sẽ đến được đích. Trong truyền
thông bằng UDP thì các datagram giống như các lá thư, chúng chứa thông tin
cần gửi đi cùng thông tin về địa chỉ đích mà chúng phải đến, tuy nhiên chúng
khác với các lá thư ở một điểm là nếu như trong việc gửi thư, nếu lá thư của bạn
không đến được đích thì nó sẽ được gửi trả lại nơi gửi nêu trên lá thư đó bạn có
đề địa chỉ gửi còn UDP sẽ không thông báo gì cho phía gửi về việc lá thư đó có
tới được đích hay không.
Vậy nếu UDP là một giao thức không đảm bảo giao tiếp tin cậy thì tại sao
người ta lại dùng chúng. Điều đó là bởi nếu như giao thức TCP đảm bảo một kết
nối tin cậy giữa các ứng dụng thì chúng cũng đòi hỏi nhiều thời gian để truyền
tin do chúng phải kiểm tra các header các gói tin để đảm bảo thứ tự các gói tin
cũng như để phát lại các gói tin không đến được đích do đó trong một số trường
hợp thì điều này không cần thiết. Dưới đây là một số trường hợp trong đó giao
thức không hướng kết nối là thích hợp hơn so với giao thức hướng kết nối:
Khi chỉ một gói dữ liệu cần truyền đi và việc đó đến được đích hay không
là không quan trọng, sử dụng giao thức UDP sẽ loại bỏ được các thủ tục tạo và
hủy kết nối. So sánh một chút chúng ta sẽ thấy giao thức hướng kết nối TCP
phải dùng đến bẩy gói tin để gửi một gói tin do nó cần phát và nhận các gói tin
yêu cầu và chấp nhận kết nối cũng như các gói tin yêu cầu và xác nhận việc hủy
kết nối, trong khi đó giao thức không kết nối UDP chỉ sử dụng duy nhất một gói
tin chính là gói tin chứa dữ liệu cần chuyển đi.
Chúng ta lấy ví dụ về một server đồng hồ, nhiệm vụ của nó là gửi thời gian
hiện tại của nó cho các ứng dụng trên client khi có yêu cầu. Nếu gói tin chứa
thời gian bị thất lạc trên đường truyền và không tới được đích thì client cũng sẽ
không đòi hỏi server phải gửi lại gói tin đó bởi khi gói tin đó được phát lại lần
hai và tới được client thì thông tin thời gian chứa trong nó đã không còn đúng
nữa. Nếu client tạo ra hai yêu cầu và nhận được các gói tin trả lời không theo
đúng thứ tự mà server đã gửi thì client cũng không gặp phải vấn đề gì bởi nó
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 13
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
hoàn toàn có thể suy ra được rằng các gói đã không được chuyển đến đúng thứ
tự bằng cách tính thời gian được chứa trong các gói. Trong trường hợp này tính
tin cậy của TCP là không cần thiết bởi nó làm giảm hiệu suất và có thể cản trở
hoạt động của server.
Trường hợp thứ hai chúng ta xem xét việc sử dụng giao thức UDP là các
ứng dụng đòi hỏi chặt chẽ về thời gian như các ứng dụng nghe audio thời gian
thực. Trong trường hợp này việc hướng tới một kênh giao tiếp tin cậy không
phải là ưu điểm mà ngược lại đó là một nhược điểm bởi nếu việc phải chờ cho
khi một gói tin bị mất được nhận có thể gây ra những tác động dễ nhận thấy
hoặc khiến chương trình phải tạm ngừng. Với các ứng dụng này giao thức không
hướng kết nối đã được phát triển và chúng làm việc tốt hơn hẳn. Chúng ta có thể
tham khảo ứng dụng RealAudio, trong đó người ta sử dụng một giao thức không
hướng kết nối để truyền các dữ liệu âm thanh qua mạng.
Bảng sau so sánh sự khác biệt giữa hai chế độ giao tiếp hướng kết nối và
không hướng kết nối.
Chế độ có hƣớng kết nối(TCP)
Chế độ không hƣớng kết nối(UDP)
Tồn tại kênh giao tiếp ảo giữa hai bên Không tồn tại kênh giao tiếp ảo giữa
giao tiếp
hai bên giao tiếp
Dữ liệu được gửi đi theo chế độ bảo
đảm: Có kiểm tra lỗi truyền lại gói tin
lỗi hay mất bảo đảm thứ tự đến của
các gói tin…
Dữ liệu được gửi đi theo chế độ
không bảo đảm: Không kiểm tra lỗi,
không phát hiện không truyền lại gói
tin bị lỗi hay mất, không bảo đảm thứ
tự đến của các gói tin…
Dữ liệu chính xác, tốc độ truyền chậm Dữ liệu không chính xác, tốc độ
truyền nhanh.
Thích hợp cho các ứng dụng cần tốc
độ, không cần chính xác cao: Truyền
âm thanh, hình ảnh
1.6. Các mô hình hoạt động của mạng máy tính
Mô hình hoạt động của mạng máy tính có hai loại:
– Mô hình hoạt động peer to peer
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 14
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
– Mô hình hoạt động clients/server
1.6.1. Mô hình hoạt động peer to peer
Không tồn tại bất kỳ máy chuyên dụng hoặc cấu trúc phân cấp giữa các
máy tính. Mọi máy tính đều bình đẳng và có vai trò như nhau. Thông thường
mỗi máy tính hoạt động với cả vai trò máy khách và máy phục vụ. Vì vậy không
có máy nào được chỉ định quản lý toàn mạng. Người dùng ở từng máy tự quyết
định dữ liệu nào trên máy của mình sẽ được chia sẻ để dùng chung trên mạng.
Hình 1.7- Mô hình peer to
peer 1.6.2. Mô hình hoạt động clients/ server
Trong mạng hoạt động theo mô hình Clients/Server có một hoặc nhiều
máy có nhiệm vụ cung cấp một số dịch vụ cho các máy khác ở trong mạng. Các
máy này được gọi là server còn các máy tính được phục vụ gọi là máy clients.
Hình 1.8- Mô hình mạng Clients/Server
Đây là mô hình tổng quát, trên thực tế server có thể được nối với nhiều
server khác để tăng hiệu quả làm việc. Khi nhận được yêu cầu từ client, server
có thể xử lý yêu cầu đó hoặc gửi tiếp yêu cầu vừa nhận được cho một server
khác.
Máy server sẽ thi hành các nhiệm vụ do máy client yêu cầu. Có rất nhiều
dịch vụ trên mạng hoạt động theo nguyên lý nhận các yêu cầu từ client sau đó
xử lý và trả lại các kết quả cho client yêu cầu.
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 15
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
Trang 16
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
CHƢƠNG 2: CĂN BẢN VỀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH JAVA
2.1. Giới thiệu Java
Java là một ngôn ngữ lập trình được Sun Microsystems giới thiệu vào
tháng 6 năm 1995. Từ đó, nó đã trở thành một công cụ lập trình của các lập trình
viên chuyên nghiệp. Java được xây dựng trên nền tảng của C và C++. Do vậy nó
sử dụng các cú pháp của C và các đặc trưng hướng đối tượng của C++.
Vào năm 1991, một nhóm các kỹ sư của Sun Microsystems có ý định thiết
kế một ngôn ngữ lập trình để điều khiển các thiết bị điện tử như Tivi, máy giặt,
lò nướng, … Mặc dù C và C++ có khả năng làm việc này nhưng trình biên dịch
lại phụ thuộc vào từng loại CPU.
Trình biên dịch thường phải tốn nhiều thời gian để xây dựng nên rất đắt. Vì
vậy để mỗi loại CPU có một trình biên dịch riêng là rất tốn kém. Do đó nhu cầu
thực tế đòi hỏi một ngôn ngữ chạy nhanh, gọn, hiệu quả và độc lập thiết bị tức là
có thể chạy trên nhiều loại CPU khác nhau, dưới các môi trường khác nhau.
“Oak” đã ra đời và vào năm 1995 được đổi tên thành Java. Mặc dù mục tiêu ban
đầu không phải cho Internet nhưng do đặc trưng không phụ thuộc thiết bị nên
Java đã trở thành ngôn ngữ lập trình cho Internet.
2.2. Một số tính chất của ngôn ngữ Java
– Đơn giản
– Hướng đối tượng
– Độc lập phần cứng và hệ điều hành
– Mạnh
– Bảo mật
– Phân tán
– Đa luồng
– Động
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 17
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
2.2.1. Đơn giản
Những người thiết kế mong muốn phát triển một ngôn ngữ dễ học và quen
thuộc với đa số người lập trình. Do vậy Java loại bỏ các đặc trưng phức tạp của
C và C++ như:
– Loại bỏ thao tác con trỏ, thao tác định nghĩa chồng toán tử
– Không cho phép đa kế thừa mà sử dụng các giao diện
– Không sử dụng lệnh “goto” cũng như file header (.h)
– Loại bỏ cấu trúc “struct” và “union”
2.2.2. Hƣớng đối tƣợng
Java là ngôn ngữ lập trình thuần hướng đối tượng. Mọi chương trình viết
trên Java đều phải được xây dựng trên các đối tượng. Nếu trong C/ C++ ta có thể
tạo ra các hàm (không gắn với đối tượng nào) thì trong Java ta chỉ có thể tạo ra
các hàm (phương thức) gắn liền với một đối tượng. Trong Java không cho phép
các đối tượng có tính năng đa kế thừa mà thay bằng các giao tiếp
2.2.3. Độc lập phần cứng và hệ điều hành
Đối với các ngôn ngữ lập trình truyền thống như C/ C++, phương pháp
biên dịch được thực hiện như sau :
Hình 2.1- Cách biên dịch chương trình truyền thống
Với mỗi nền phần cứng khác nhau, có một trình biên dịch khác nhau để
biên dịch mã nguồn chương trình cho phù hợp với nền phần cứng ấy. Do vậy,
khi chạy trên một nền phần cứng khác bắt buộc phải biên dịch lại mã nguồn
Đối với các chương trình viết bằng Java, trình biên dịch Java sẽ biên dịch
mã nguồn thành dạng bytecode. Sau đó, khi chạy chương trình trên các nền phần
cứng khác nhau, máy ảo Java dùng trình thông dịch Java để chuyển mã bytecode
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 18
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
thành dạng chạy được trên các nền phần cứng tương ứng. Do vậy, khi thay đổi
nền phần cứng, không phải biên dịch lại mã nguồn Java
Hình 2.2- Dịch chương trình Java
2.2.4. Mạnh mẽ
Java là ngôn ngữ yêu cầu chặt chẽ về kiểu dữ liệu.
– Kiểu dữ liệu phải khai báo tường minh.
– Java không sử dụng con trỏ và các phép toán con trỏ.
– Java kiểm tra tất cả các truy nhập đến mảng, chuỗi khi thực thi để đảm bảo
rằng các truy nhập đó không ra ngoài giới hạn kích thước
– Trong các môi trường lập trình truyền thống, lập trình viên phải tự mình cấp
phát bộ nhớ. Trước khi chương trình kết thúc thì phải tự giải phóng bộ nhớ đã
cấp. Vấn đề nảy sinh khi lập trình viên quên giải phóng bộ nhớ đã xin cấp trước
đó. Trong chương trình java, lập trình viên không phải bận tâm đến việc cấp
phát bộ nhớ. Quá trình cấp phát, giải phóng được thực hiện tự động, nhờ dịch vụ
thu nhặt những đối tượng không còn sử dụng nữa (garbage collection).
– Cơ chế bẫy lỗi của java giúp đơn giản hóa quá trình xử lý lỗi và hồi phục sau
lỗi.
2.2.5. Bảo mật
Java cung cấp một môi trường quản lý thực thi chương trình với nhiều mức
để kiểm soát tính an toàn:
– Ở mức thứ nhất, dữ liệu và các phương thức được đóng gói bên trong lớp.
Chúng chỉ được truy xuất thông qua các giao diện mà lớp cung cấp
– Ở mức thứ hai, trình biên dịch kiểm soát để đảm bảo mã là an toàn, và
tuân theo các nguyên tắc của java
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 19
Đồ án tốt nghiệp ngành CNTT
Truyền file qua mạng dựa trên Socket TCP
– Mức thứ ba được đảm bảo bởi trình thông dịch. Chúng kiểm soát xem
bytecode có đảm các quy tắc an toàn trước khi thực thi
– Mức thứ tư kiểm soát việc nạp các lớp vào bộ nhớ để giám sát việc vi
phạm giới hạn truy xuất trước khi nạp vào hệ thống.
2.2.6. Phân tán
Java được thiết kế để hỗ trợ các ứng dụng chạy trên mạng bằng các lớp
mạng (java.net). Hơn nữa, java hỗ trợ nhiều nền chạy khác nhau nên chúng
được sử dụng rộng rãi như là công cụ phát triển trên Internet, nơi sử dụng nhiều
nền khác nhau
2.2.7. Đa luồng
Chương trình java cung cấp giải pháp đa luồng(Multithreading) để thực thi
các công việc đồng thời. Chúng cũng cung cấp giải pháp đồng bộ giữa các
luồng. Đặc tính hỗ trợ đa luồng này cho phép xây dựng các ứng dụng trên mạng
chạy hiệu quả
2.2.8. Linh động
Java được thiết kế như một ngôn ngữ động để đáp ứng cho những môi
trường mở. Các chương trình Java chứa rất nhiều thông tin thực thi nhằm kiểm
soát và truy nhập đối tượng lúc chạy. Điều này cho phép khả năng liên kết động
mã.
2.3. Các dạng chƣơng trình ứng dụng của Java
2.3.1. Chƣơng trình ứng dụng độc lập (Application)
Chương trình ứng dụng dạng độc lập là một chương trình nguồn mà sau khi
dịch có thể thực hiện trực tiếp. Chương trình độc lập trong java bắt đầu thực
hiện và kết thúc ở phương thức main() giống như hàm main() trong chương
trình C/ C++
Khi xây dựng một ứng dụng độc lập cần lưu ý:
1. Tạo lập một lớp được định nghĩa bởi người sử dụng có phương thức
main() gọi là lớp chính và bảo đảm nó được định nghĩa đúng theo đúng
nguyên mẫu được quy định bởi java
Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Thư
Lớp : CT902
Trang 20
